CH648146A5 - Impregnable mica-based lapping tape for the insulation of high-voltage machines - Google Patents

Description

**WARNUNG** Anfang DESC Feld konnte Ende CLMS uberlappen **.

PATENTANSPRÜCHE 1. Auf der Basis von porösem Trägermaterial, Glimmer und einem Bindemittel aufgebautes, mit flüssigem Epoxidharz-Härtersystem imprägnierbares Wickelband für die Isolation von Hochspannungsmaschinen, bei dem das Bindemittel als Härtungsbeschleuniger für das Imprägnierharz wirkt, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel a) ein Reaktionsprodukt aus Polyepoxidverbindungen mit sekundären Alkylolaminen in Kombination mit b) mindestens einem cycloaliphatischen Epoxidharz ist.

2. Wickelband nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Glimmer ein Glimmerpapier ist und das Bindemittel eine bei Raumtemperatur feste Harzmischung aus einem Umsetzungsprodukt aus Polyepoxid und sekundären Alkylolaminen in Kombination mit mindestens einem cycloaliphatischen Epoxidharz.

3. Wickelband nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Glimmer Spaltglimmer und das Bindemittel eine niedrig- bis mittel-viskose Harzmischung aus einem Umsetzungsprodukt aus Polyepoxid und sekundären Alkylolaminen in Kombination mit mindestens einem cycloaliphatischen Epoxidharz ist.

4. Wickelband nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel ein Reaktionsprodukt aus einem Polyepoxid auf Bisphenolbasis und Diäthanolamin in Kombination mit mindestens einem cycloaliphatischen Epoxidharz ist.

5. Wickelband nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die cycloaliphatischen Epoxidharze ringepoxidierte Epoxidharze sind.

6. Wickelband nach den Ansprüchen 2,4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Glimmerpapier mit härterfreien cycloaliphatischen Epoxidharzen vorimprägniert ist, so dass es einen Gehalt an lösungsmittelfreiem Harz von 0,5 bis 3 Gew.-% aufweist.

7. Wickelband nach den Ansprüchen 3,4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Umsetzungsprodukt aus dem Polyepoxid und Diäthanolamin als eine Komponente des Bindemittels im Trägermaterial und/oder in einem zusätzlichen Abdeckungsmaterial für den Glimmer und als zweite Komponente des Bindemittels das cycloaliphatische Epoxidharz als Klebharz zur Verbindung der Glimmerteilchen untereinander und mit dem Trägerkörper bzw. der Abdeckung vorhanden ist.

8. Wickelband nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das poröse Träger- und Abdeckinaterial Papier, Glasseidengewebe, Glasvlies oder Polyestervlies ist.

Die Erfindung bezieht sich auf ein auf der Basis von porösem Trägermaterial Glimmer und einem Bindemittel aufgebautes, mit flüssigem Epoxidharzhärtersystem imprägnierbares Wickelband für die Isolation von Hochspannungsmaschinen, bei dem das Bindemittel als Härtungsbeschleuniger für das Imprägnierharz wirkt. Solche Bänder werden in der Praxis mit einem niedrigviskosen Epoxidharz und einem flüssigen Anhydridhärter imprägniert.

Mit den vorgenannten imprägnierbaren Wickelbändern auf Glimmer-Basis werden Gitterstäbe oder Ganzformspulen etc. durchgehend umbandelt. Üblich sind hierfür Wickelbänder mit Glimmerpapier und Spaltglimmer. Die Spaltglimmerbänder werden in der Regel in Kombination mit Glimmerpapier-Bändern eingesetzt.

Bei Betriebsspannungen bis etwa 10 kV und bei Maschinen kleinerer sowie mittlerer Leistungen werden die Gitterstäbe oder Ganzformspulen etc. meist nach dem Aufbringen der imprägnierbaren Wickelbänder in die Nuten eingelegt und hierin zusammen mit dem Ständerblechpaket einer Vakuum Druck-Imprägnierung (Ganztränkung) mit einem relativ niedngviskosen Imprägnierharz unterzogen. Nach der Imprägnierung wird die Isolation durch entsprechende Wärmebehandlungen ausgehärtet.

Bei Gitterstäben für Maschinen höherer Betriebsspannungen und Leistungen sind folgende Verfahren üblich: A) Die umbandelten Gitterstäbe werden in entsprechende Behälter gegeben und hier unter Vakuum und Druck mit Epoxidharz imprägniert. Im Anschluss daran werden die Stäbe bzw. Isolierungen in entsprechenden Pressformen ausgehärtet.

B) Die umbandelten Gitterstäbe werden in entsprechende Formen aus Stahl oder Schichtpressstoff gegeben und hierin unter Vakuum und Druck imprägniert. In den Formen wird dann ausgehärtet. Die Formen können so beschaffen sein, dass sie entweder die gesamten Gitterstäbe (einschliesslich Wickelköpfe) einbeziehen, oder nur die geraden Nutteile.

Die Viskosität der Imprägnierharze muss so niedrig sein, dass sie bei der Imprägnierungstemperatur bei kleineren Maschinen unter 300 mPa-s und bei Gitterstäben für hohe Be triebsspannungen unter 100 mPa s liegt. Um auf unter 100 mPa-s zu kommen, wendet man meist eine Imprägnierungstemperatur um ca. 70 C an.

Um die Lagerfähigkeit der Imprägnierharze zu erhöhen, ist es heute vielfach üblich, den für eine wirtschaftliche Aushärtungszeit der Imprägnierharze erforderlichen Katalysator (Beschleuniger) in das imprägnierbare Band zu geben. Ublich sind für derartige Zwecke z.B. Metallnaphthenate und -Octoate, z.B. Cobalt - oder Zinknaphthenat oder -Octoat.

Diese Naphthenate oder Octoate werden in Form einer Lösung vor dem Verarbeiten in die Bandrollen gebracht und die Lösungsmittel mittels Warmluftbehandlung wieder ausgetrieben. Nach diesem Verfahren werden Bänder auf Glimmerpapier- und auf Spaltglimmer-Basis behandelt. Sehr nachteilig bei diesen Bändern ist die relativ grosse Löslichkeit der o.a.

Metallverbindungen im Harz bei den üblichen Imprägnie rungstemperaturen.

Ausserdem ist es schwierig, und vor allem sehr aufwendig, diese Metallverbindungen gleichmässig verteilt in die Bandrollen zu bekommen. Weiterhin liegen bei den hiermit gehärteten imprägnierten Wickelbändern die tan 6-Werte bei 155 C erheblich über 100%o, so das derartige Isolationen nur für die Wärmeklasse B verwendbar sind.

Es ist seit längerem bekannt, für Glimmerpapierbänder als Klebeharze Umsetzungsprodukte aus Polyepoxidverbindungen mit sekundären Aminen zu verwenden. Diese Harze wirken katalytisch auf Imprägnierharze. Eine Nachbehandlung der Bänder mit Metallverbindungen erübrigt sich daher.

(DE-OS 16 13 273, 16 14058 sowie DE-AS 22 15 206). In den beiden Offenlegungsschriften werden Beispiele genannt, bei denen auf zwei Epoxidgruppenjeweils eine sekundäre Aminogruppe kommt. In DE-AS 22 15206 werden quantitativ mit sekundärem Amin umgesetzte Epoxidharze genannt.

Hierzu wird angegeben, dass sie bei 5060 C vom Tränkharz nicht herausgewaschen werden. Bei 70 C tritt aber schon ein Lösen auf. Derartige Bänder sind bis jetzt praktisch nur für Versuche eingesetzt worden. Zu laufenden Grosseinsätzen ist es bisher noch nicht gekommen. Die Gründe hierfür sollen im einzelnen nachfolgend behandelt werden.

Um bei Bändern auf Glimmerpapier-Basis mit Glasseiden-Geweben oder Vlies als Träger zu einer guten Verklebung und somit zu einer einwandfreien Verarbeitbarkeit zu kommen, sind erfahrungsgemäss 8-10 g Klebeharz pro m2 erforderlich. Legt man den meist verwendeten Bandaufbau von ca. 120 g/m2 Glimmerpapier ca. 26 g/m2 Glasseidengewebe ca. 9 g/m2 Kleber (lösungsmittelfrei, im Tränkharz löslich)

und weiterhin einen normalen Gesamtbindemittelgehalt in der imprägnierten und unter Druck bzw. in einer Form ausgehärteten Isolation von ca. 40% zugrunde, so kommt man auf ca. 9,2% gelösten Kleber im Gesamtbindemittel oder auf ca.

10,2 Teile Kleber auf 100 Teile Tränkharz.

Verwendet man hierfür Umsetzungsprodukte von Polyepoxidverbindungen mit sekundärem Amin als Kleber, so kommt man bei 70 C Imprägnierungstemperatur auf dieselben Konzentrationen wie oben. Zu einem sehr grossen Teil sind auch Bänder (gleiche Glasseide und gleicher Klebergehalt) mit 150 g/m2 Glimmerpapier im Einsatz. Hier sind dann die Kleberkonzentrationen im Bindemittel ca. 7,7% oder ca.

8,3 Teile auf 100 Teile Tränkharz. Um eine einwandfreie Imprägnierbarkeit bei 70 C zu gewährleisten, muss man aber mit erheblich geringeren Konzentrationen an katalysiertem Harz arbeiten. Diese liegen bei den o.a. Umsetzungsprodukten in der Grössenordnung von 3-6%. In diesem Bereich liegen auch die optimalen Gehalte an beschleunigendem Klebharz. Bei höheren Konzentrationen sind die Gelierungszeiten von einem Kleber/lmprägnierharz-Gemisch bei 70 C zu kurz. Das heisst, die Bänder lassen sich nicht richtig imprägnieren. Ausserdem werden die Eigenschaften der gesamten Isolation dann ungünstiger. Um auf die optimalen Konzentrationen von 3-6% zu kommen, hat man versucht, den Kleber nur teilweise, z.B. in Form von Punkten, Rauten oder anderen geometrischen Figuren aufzubringen.Hierdurch wird der Träger (Gewebe oder Vlies) nur an diesen Stellen mit dem Glimmerpapier verklebt. Die Folge davon ist eine relativ schlechte Verklebung. Hierdurch treten grosse Schwierigkeiten beim Verarbeiten auf. Im Falle des Glasseidengewebes, welches meist als Träger benutzt wird, treten hierbei beim Schneiden der Bänder Glasfasern aus, welche ebenfalls die Verarbeitung stark erschweren. Mit den derzeitig bekannten Umsetzungsprodukten aus Polyepoxidverbindungen mit einem sekundären Amin ist es aus den obigen Gründen nicht möglich, Glimmerpapier und Träger zufriedenstellend miteinander zu verkleben.

Weiterhin hat sich gezeigt, dass bei den bisher bekannten Umsetzungsprodukten aus Polyepoxidverbindungen mit einem sekundären Amin die Löslichkeiten trotz relativ hoher Schmelzpunkte in einem ca. 70 C warmen Imprägnierharz relativ gross ist.

Da das Imprägnierharz in der Regel von aussen nach innen in eine entsprechende Bandbewicklung eindringt, tritt hierbei in der äusseren Bandbewicklung eine Verarmung an beschleunigendem Klebharz auf. Die Folge davon ist, dass die Isolationen nach der normalen Aushärtungszeit aussen relativ klebrig und daher praktisch unbrauchbar sind.

Von imprägnierbaren Glimmerpapier-Bändern mit Katalysator-haltigen Klebern muss u.a. zur Gewährleistung einer einwandfreien Verarbeitbarkeit und Imprägnierung etc. sowie zur Erreichung einwandfreier Isolationen folgendes verlangt werden: a) Glimmerpapier und Träger müssen so gut miteinander verklebt sein, dass unter normalen Bedingungen beim Verarbeiten kein Ablösen des Glimmerpapieren erfolgen kann.

b) Bei Verwendung von Glasseide als Träger müssen alle Teile des Gewebes fest mit dem Glimmerpapier verbunden sein, da sich sonst Glasfasern beim Schneiden und Verarbeiten lösen, wodurch die Verarbeitbarkeit stark beeinträchtigt wird.

c) Während des Evakuierens der Spulen vor der Vakuum Imprägnierung (ca. 15 h bei 70 C) darf sich der Kleber nur unwesentlich verändern. Bei 80-130 C muss er später einwandfrei im Imprägnierharz löslich sein.

d) Während des Imprägnierprozesses bei 70 C darf der Kleber während einer Zeit von ca. 68 h kaum mit dem Tränkharz reagieren. Das Gemisch darf lediglich seine Viskosität nur etwas erhöhen; das Gemisch darf nicht gelieren.

e) Der als Beschleuniger wirksame Kleber darf bei 70 C praktisch nicht so löslich sein, dass in den äusseren Bandlagen bei der Imprägnierung eine Verarmung an Beschleunigerklebharz eintritt und somit ein Klebrigwerden der Isolation an der Oberfläche nach dem Aushärten entsteht.

f) Bei 130 C muss die imprägnierte Isolation innerhalb von 6 h aushärtbar sein.

Bei Bändern mit den bisher bekannten Umsetzungsprodukten aus Polyepoxidverbindungen mit einem sekundären Amin als Kleber ist es unmöglich, alle berechtigten und notwendigen Forderungen bezüglich a) bis f) zu erfüllen. Verwendet man 8-10 g/m2 als Kleber, so wird d) nicht erfüllt. Die Gelierungszeiten liegen bei 3-4 h und darunter. Wird eine Konzentration von 34% an den Umsetzungsprodukten im Gesamtbindemittel durch teilweise Verklebung (Punkte, Rauten oder andere geometrische Figuren) erreicht, dann werden die Forderungen gern. d), nicht aber gem. a) und b), erfüllt. Die Forderungen gern. e) wird aber in keinem Falle erfüllt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein imprägnierbares Wickelband auf Basis von Glimmer und einem katalysierten Polyepoxidharz bereitzustellen, welches insbesondere alle Forderungen gern. aff) erfüllt und ausserdem zu gewährleisten vermag, dass die Isolierungen nach dem Imprägnieren und Aushärten mit 130 C bei 155 "C einen tan 6 bei 0,2 UN von unter 100 vóo ( ( < 0,1) aufweist, für die Klasse F (155 C) einsetzbar ist, sich staubfrei verarbeiten lässt und mindestens 1 Jahr unter normalen Lagerungsbedingungen la gerfähig ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Zur Herstellung des Wickelbandes dienen im wesentlichen die folgenden Verfahrensschritte: 1) als Härtungsbeschleuniger wirkendes Harz wird ein bei Raumtemperatur festes Reaktionsprodukt aus einer Polyepoxidverbindung mit sekundären Alkylolaminen verwendet, 2) das Reaktionsprodukt wird mit einem cycloaliphatischen Ep-Harz bzw. mit einem Gemisch solcher Harze zwecks Einstellung der richtigen Reaktivität verdünnt . Hierfür sind cycloaliphatische Ep-Harze vorteilhaft verwendbar.

Durch entsprechende Mischung des Reaktionsproduktes mit dem Verdünnungsharz bzw. mit einer Mischung von Harzen kann für Bänder mit verschiedenen Quadratmeter-Gewichten, aber gleichen Klebermengen (8-10 gim2), leicht die für die Praxis erforderliche Reaktivität eingesetellt werden, 3) der poröse Träger (z.B. Glasgewebe oder Vlies) somit dem Bindemittelgemisch verklebt, dass im Träger keine unbenetzten Stellen vorhanden sind, 4) das Glimmerpapier mit härterfreiem cycloaliphatischen Epharz bzw. mit einem Gemisch solcher Harze so durchgehend vorimprägniert, dass der Gehalt an lösungsmittelfreiem cycloaliphatischen Ep-Harz zwischen 0,5 und 3% liegt. Hierdurch lassen sich die späteren Wickelbänder staubfrei verarbeiten.

Beispiel I Bei der Auswahl eines geeigneten katalysierten (als Beschleuniger wirkenden) Ep-Harzes hat sich ein nahezu quantitatives Umsetzungsprodukt eines Epoxidharzes auf der Basis Bisphenol-A mit einem Epoxidäquivalent von etwa 550 mit Diäthanolamin als besonders geeignet erwiesen. Dieses Produkt hat folgende Kennwerte: Erweichungspunkt (Ring und Kugel): 85 C Epoxidzahl: 0,5-0,7% Stickstoffgehalt: ca. 2,2% Als Verdünnungsharze haben sich cycloaliphatische ringepoxidierte Ep-Harze als besonders geeignet erwiesen.

Bisphenol-Ep-, Hydantoin- und cycloaliphatische Diglycidylester-Harze sind weniger geeignet.

Als Klebeharz für ein Band mit 150 g/m2 Glimmerpapier und 26 g/m2 Glasseide ist ein Gemisch aus 10 Teilen von dem Reaktionsprodukt aus Polyepoxid und Diäthanolamin gem.

Beispiel I und 2-3,5 Teilen eines ringepoxidierten cycloaliphatischen Polyepoxids vom Carboxylat-Typ vorteilhaft zu verwenden.

Bei einem Band mit 120 g/m2 Glimmerpapier und 26 gim2 Glasseide muss der Anteil des Reaktionsproduktes nach Beispiel I entsprechend reduziert werden. Zum Verdünnen ist ein Gemisch aus cycloaliphatischen Polyepoxiden geeignet, das auch zum Vorimprägnieren des Glimmerpapieres verwendbar ist. Vorteilhaft wird zur Einstellung der gewünschten Flexibilität eine geeignete Mischung aus einem bei Raumtemperatur flüssigen und einem festen cycloaliphatischen Ep Harz verwendet. Die erfindungsgemässen Gemische mit dem Reaktionsharz können als Lösungen in Aceton oder Methyl äthylketon mit Zusätzen an Methylglykol und/oder Isopropanol eingesetzt werden.

Optimal für das Gesamtbindemittel ist ein Gehalt nach Beispiel I von 5-5,5%.

Da das Bindemittel bei 70 C praktisch nicht löslich ist, können die Glimmerpapier-Bänder universell, d.h. für die Tränkverfahren A und B sowie für die Ganztränkung verwendet werden.

Zu besonders guten Imprägnierbarkeiten kommt man bei Bändern mit offen gewebter Glasseide, bei denen Glimmerpapier und Glasseide so miteinander verklebt sind, dass die Gewebefelder zwischen den Schuss- und Kettfäden klebefrei offen sind und mindestens 50% der dem Gewebeträger zugewendeten Oberfläche des Glimmerpapieres vom Kleber unbenetzt und für das Imprägnierharz durchlässig bleibt; jedoch kann als poröses Trägermaterial auch Papier, Glasvlies oder Polyestervlies oder anderes organisches oder anorganisches Trägermaterial oder Abdeckniaterial verwendet werden.

Im Vergleich zu einem bekannten Umsetzungsprodukt aus einer Polyepoxidverbindung mit Diäthylamin enthält das Umsetzungsprodukt gemäss der Erfindung praktisch doppelt so viele freie OH-Gruppen.

Hierdurch wird die spätere Vernetzung wesentlich intensiviert, was eine Verringerung der dielektrischen Verluste in der Wärme (z.B. bei 155 "C) bewirkt.

Die Lagerfähigkeit der nach der Erfindung hergestellten Bänder ist ausgezeichnet. Die Bänder verändern sich in ihrer Beschaffenheit (z.B. Flexibilität) praktisch nicht.

Die Bänder mit Glimmerpapier gemäss der Erfindung erfüllen sämtliche Forderungen gem. a)f). Bei Verwendung dieser Bänder kommt man nach Imprägnierung und 6 h Aushärtung mit 130 C bei 160 C auf tan 6-Werte um 90%o, (0,09). Bei richtiger Imprägnierung sind die tan bAnstiege praktisch Null. Dauerversuche bei 160 C mit zwischenzeitlichem Abkühlen auf Raumtemperatur über mehrere Monate haben ergeben, dass bezüglich tan 8-Anstiege keine Verschlechterungen auftreten.

Beim Imprägnieren der Bänder gemäss der Erfindung bei 70 C löst sich das Bindemittel im Tränkharz praktisch nicht.

Bei Temperaturen von 80 C und darüber löst sich das Bindemittel aber sehr gut. Hiermit hergestellte Isolationen sind nach dem Aushärten an der Oberfläche vollkommen klebfrei. Die Verdünnungsharz -Komponente wird einwandfrei in das Imprägnierharz eingebaut.

Beim Verarbeiten der Bänder gemäss der Erfindung tritt keine Belästigung durch Glimmerstaub auf. Die Verklebungen von Träger und Glimmerpapier sind einwandfrei.

Wie Grossversuche gezeigt haben, ist ein solches Band nach der Erfindung allen Anforderungen der Praxis gewachsen.

In weiterer Ausbildung der Erfindung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, auch Wickelbänder auf Spaltglimmer-Basis mit dem Bindemittelharz der Erfindung herzustellen.

Für imprägnierbare Spaltglimmerbänder sind in der Praxis Umsetzungsprodukte aus Polyepoxidverbindungen mit einem sekundären Amin bisher noch nicht verwendet worden.

Die Schwierigkeit liegt hauptsächlich darin, dass als Bindemittel für diese Bänder bei Raumtemperatur relativ dünnflüssige Harze verwendet werden müssen und die bisher bekannten Umsetzungsprodukte aus Polyepoxiden mit sekundären Aminen alle bei Raumtemperatur fest bis hochviskos sind. Deshalb verwendet man meist flüssige, härterfreie Ep Harze und imprägniert die Rollen hinterher mit Metallverbindungen als Beschleunigerzusatz.

Beispiel II Aufgrund der guten Erfahrungen bei imprägnierbaren Glimmerpapierbändern mit einem Reaktionsprodukt aus einer Polyepoxidverbindung mit Diäthynolamin nach der Erfindung ist zunächst versucht worden, zu bei Raumtemperatur flüssigen Reaktionsprodukten auf dieser Basis zu kommen.

Das ist ohne grosse Schwierigkeiten gelungen. Für den betreffenden Zweck am günstigsten hat sich als Ausgangsharz ein Bisphenol-A-Epoxidharz mit einem Epoxidäquivalent von 185 und einer Viskosität bei Raumtemperatur von etwa 11000 mPa x s verhalten.

Eine Umsetzung mit Diäthanolamin ergibt ein Produkt mit folgenden Werten: Viskosität einer 69%igen Harzlösung bei 25 C: 1840 mPa s Epoxidzahl im lösungsmittelfreien Harz: 0,10-0,40% Stickstoffgehalt im lösungsmittelfreien Harz: ca. 4,8%.

Bei ca. 230 g/m2 Spaltglimmer und einem beidseitig aufgebrachten Träger wird bei einem solchen Band mit ca. 1520 g/m2 flüssigem Bindemittel gearbeitet. Verwendet man hierfür ausschliesslich das Reaktionsprodukt nach Beispiel II, so kommt man bei einem späteren Gesamtbindemittelgehalt in der Isolation von ca. 23 bis 25% auf noch wesentlich höhere Anteile an gelöstem Bindemittel im Tränkharz als beim Glimmerpapierband. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass, bedingt durch den höheren Stickstoffgehalt, die Reaktivität von dem bei Raumtemperatur flüssigen Reaktionsprodukt wesentlich höher ist.

Die alleinige Verwendung von flüssigem Reaktionsprodukt ist daher unzweckmässig.

Auch hier wurde das bei Feinglimmerbändern erprobte Verdünnungsprinzip mit cycloaliphatischen Ep-Harzen nach der Erfindung mit sehr gutem Erfolg angewendet. Als Bindemittel bestens bewährt haben sich folgende Gemische Tränkverfahren Bei Raumtemperatur flüssiges Reaktions- A B produkt nach der Erfindung (Beispiel II) = 10 Tle. = 10 Tle.

flüssiges, ringepoxidiertes cycloaliphatisches Polyepoxid = 33-40 Tle. =5050 Tle A)= Einzeltränkung B)= Formtränkung.

Optimal für das Gesamtbindemittel ist ein Gehalt an dem Reaktionsprodukt (bei Raumtemperatur flüssig) gemäss oben von 3-3,5%.

Wenn man eine Isolation aus dem erfindungsgemässen Spaltglimmerband in Verbindung mit dem erfindungsgemässen Feinglimmerband aufbaut, so dass zumindest eine oder zwei äussere Lagen aus Glimmerpapierband bestehen, werden alle bei den Glimmerpapierbändern aufgeführten Forderungen a)-f) vollkommen erfüllt.

Bei derartigen Isolationen kommt man nach 6 h 130 C Aushärtung zu tan 6-Werten bei 0,2 UN und 130 C von ca.

60%o. Die tan 6-Anstiege sind praktisch Null.

Isolierungen dieser Art haben sich in Gross- und Dauerversuchen bestens bewährt.

Bei der Formtränkung (B) nimmt die Spaltglimmer Bandisolation bei der Vakuumimprägnierung nur die zum Ausfüllen der Hohlräume erforderliche Tränkharzmenge auf.

Das sind ca. 17-20%. Zusammen mit dem Bindemittel, welches bereits im Band ist, ergibt sich dann später ein Gesamt Bindemittelgehalt von ca. 23-25%.

Bei der Einzeltränkung (A) ist die bei der Vakuumtränkung aufgenommene Tränkharzmenge höher, sie liegt, bezogen auf das Band, je nach Isolationsdicke zwischen 35 und 55%.

Beim späteren Pressen und Aushärten der Isolation in der Spulenpresse wird dann der Harz-Überschuss ausgepresst bis der End-Bindemittelgehalt bei ca. 23-25% liegt. Das erfindungsgemässe Bindemittel, bestehend aus dem bei Raumtemperatur flüssigen Reaktionsprodukt und cycloaliphatischen Verdünnungsharz, vermischt sich beim Tränken mit dem Tränkharz. Beim späteren Pressen wird dann ein entsprechender Anteil an flüssigem Reaktionsprodukt zusammen mit dem Harzüberschuss ausgepresst. Aus diesem Grunde muss der Anteil an dem bei Raumtemperatur flüssigen Reaktionsprodukt im Bindemittel der Bänder für Einzeltränkung (A) höher sein als für Formtränkung (B).

In weiterer Ausbildung der Erfindung wurde vorgesehen, ein imprägnierbares Spaltglimmer-Band mit katalysiertem Ep-Harz zu entwickeln, welches universell für die Verfahren A und B verwendbar ist. Dies wird dadurch gelöst, dass das für imprägnierbare Glimmerpapier-Bänder bestens bewährte, bei Raumtemperatur feste Reaktionsprodukt aus Bisphenol A-Epoxidharz mit Diäthanolamin (Beispiel I) in der erforderlichen Menge in die porösen Trägermaterialien und/oder in das Abdeckungsmaterial für den Glimmer gegeben wird und als Bindemittel für den Spaltglimmer sowie als Kleber für Spaltglimmer mit Trägermaterial ein bei Raumtemperatur flüssiges, cycloaliphatisches Ep-Harz verwendet wird.

Das bei Raumtemperatur feste Reaktionsprodukt nach der Erfindung löst sich bei 70 C weder im Tränkharz noch im cycloaliphatischen Polyepoxid. Beim Pressen der unter Vakuum imprägnierten Bewicklungen wird daher das Reaktionsprodukt praktisch nicht mit ausgepresst. Das Band ist somit universell verwendbar.

Bei Verwendung von beispielsweise ca. 230 g/m2 Spaltglimmer und einer beidseitigen Abdeckung mit je 20 g/m2 Polyestervlies kommen hierbei 2,1-2,3 g Reaktionsprodukt (Beispiel I) pro m2 Vlies in jeder Vlieslage. Zum Imprägnieren des Vlieses kann eine dünne Lösung des Reaktionsproduktes in Aceton oder Methyläthylketon mit Zusätzen an Methylglykol und/oder Isopropanol verwendet werden.

Das mit dem Reaktionsprodukt nach der Erfindung imprägnierte Vliesmaterial ist nach dem Austreiben der Lösungsmittel praktisch genauso flexibel, wie das unimprägnierte Vlies.

Bei Temperaturen über 80 C bis 130 C löst sich das in den porösen Trägermaterialien befindliche Reaktionsprodukt im Tränkharz und es kommt zu einer einwandfreien Vermischung mit dem Bindemittel im Spaltglimmer sowie mit dem Imprägnierharz. Tan 8 bei 130 C sowie die Tan 8-Anstiege sind ähnlich wie bei der Verwendung von bei Raumtemperatur flüssigem Reaktionsprodukt (Beispiel II).

Diese Spaltglimmerbänder nach der Erfindung erfüllen alleine oder in Kombination mit Glimmerpapier-Bändern die für Bänder auf Glimmerpapier-Basis aufgeführten Forderungen a)-f) einwandfrei.

Insgesamt sind die imprägnierbaren Spaltglimmerbänder mit bei Raumtemperatur flüssigem sowie mit bei Raumtemperatur festem Reaktionsprodukt praktisch gleichwertig. Das Herstellungsverfahren für Bänder mit bei Raumtemperatur festem Reaktionsprodukt ist etwas aufwendiger wegen der hierbei erforderlichen separaten Imprägnierung der Trägermaterialien.

Beide Bandarten sind bei normaler Lagerungstemperatur mindestens 1 Jahr lang lagerfähig.

Bei der Herstellung der Reaktionsprodukte werden Polyepoxidverbindungen nach Lösung, z.B. in Methyläthylketon mit der entsprechenden Menge Diäthanolamin am Rückflusskühler umgesetzt.

Als Imprägnierharze können ausser dem oben erwähnten System auf Bisphenol-Ep-Harzbasis und flüssigem Anhydridhärter ebenso andere mit Säureanhydriden zu härtende Ep Harzsysteme wie solche auf cycloaliphatischer Basis und Gemische aus Ep-Harzen mit ungesättigten Polyesterharzen Anwendung finden.

Für die Praxis haben sich Umsetzungsprodukte aus Polyepoxiden mit Diäthanolamin als besonders geeignet erwiesen; es können für die Erfindung je nach den zu stellenden Anfor derungenjedoch auch Umsetzungsprodukte aus Polyepoxiden mit anderen sekundären Alkylolaminen verwendet werden.

Claims (8)

PATENTANSPRÜCHE

1. Auf der Basis von porösem Trägermaterial, Glimmer und einem Bindemittel aufgebautes, mit flüssigem Epoxidharz-Härtersystem imprägnierbares Wickelband für die Isolation von Hochspannungsmaschinen, bei dem das Bindemittel als Härtungsbeschleuniger für das Imprägnierharz wirkt, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel a) ein Reaktionsprodukt aus Polyepoxidverbindungen mit sekundären Alkylolaminen in Kombination mit b) mindestens einem cycloaliphatischen Epoxidharz ist.

2. Wickelband nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Glimmer ein Glimmerpapier ist und das Bindemittel eine bei Raumtemperatur feste Harzmischung aus einem Umsetzungsprodukt aus Polyepoxid und sekundären Alkylolaminen in Kombination mit mindestens einem cycloaliphatischen Epoxidharz.

3. Wickelband nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Glimmer Spaltglimmer und das Bindemittel eine niedrig- bis mittel-viskose Harzmischung aus einem Umsetzungsprodukt aus Polyepoxid und sekundären Alkylolaminen in Kombination mit mindestens einem cycloaliphatischen Epoxidharz ist.

4. Wickelband nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel ein Reaktionsprodukt aus einem Polyepoxid auf Bisphenolbasis und Diäthanolamin in Kombination mit mindestens einem cycloaliphatischen Epoxidharz ist.

5. Wickelband nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die cycloaliphatischen Epoxidharze ringepoxidierte Epoxidharze sind.

6. Wickelband nach den Ansprüchen 2,4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Glimmerpapier mit härterfreien cycloaliphatischen Epoxidharzen vorimprägniert ist, so dass es einen Gehalt an lösungsmittelfreiem Harz von 0,5 bis 3 Gew.-% aufweist.

7. Wickelband nach den Ansprüchen 3,4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Umsetzungsprodukt aus dem Polyepoxid und Diäthanolamin als eine Komponente des Bindemittels im Trägermaterial und/oder in einem zusätzlichen Abdeckungsmaterial für den Glimmer und als zweite Komponente des Bindemittels das cycloaliphatische Epoxidharz als Klebharz zur Verbindung der Glimmerteilchen untereinander und mit dem Trägerkörper bzw. der Abdeckung vorhanden ist.

8. Wickelband nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das poröse Träger- und Abdeckinaterial Papier, Glasseidengewebe, Glasvlies oder Polyestervlies ist.

Die Erfindung bezieht sich auf ein auf der Basis von porösem Trägermaterial Glimmer und einem Bindemittel aufgebautes, mit flüssigem Epoxidharzhärtersystem imprägnierbares Wickelband für die Isolation von Hochspannungsmaschinen, bei dem das Bindemittel als Härtungsbeschleuniger für das Imprägnierharz wirkt. Solche Bänder werden in der Praxis mit einem niedrigviskosen Epoxidharz und einem flüssigen Anhydridhärter imprägniert.

Mit den vorgenannten imprägnierbaren Wickelbändern auf Glimmer-Basis werden Gitterstäbe oder Ganzformspulen etc. durchgehend umbandelt. Üblich sind hierfür Wickelbänder mit Glimmerpapier und Spaltglimmer. Die Spaltglimmerbänder werden in der Regel in Kombination mit Glimmerpapier-Bändern eingesetzt.

Bei Betriebsspannungen bis etwa 10 kV und bei Maschinen kleinerer sowie mittlerer Leistungen werden die Gitterstäbe oder Ganzformspulen etc. meist nach dem Aufbringen der imprägnierbaren Wickelbänder in die Nuten eingelegt und hierin zusammen mit dem Ständerblechpaket einer Vakuum Druck-Imprägnierung (Ganztränkung) mit einem relativ niedngviskosen Imprägnierharz unterzogen. Nach der Imprägnierung wird die Isolation durch entsprechende Wärmebehandlungen ausgehärtet.

Bei Gitterstäben für Maschinen höherer Betriebsspannungen und Leistungen sind folgende Verfahren üblich: A) Die umbandelten Gitterstäbe werden in entsprechende Behälter gegeben und hier unter Vakuum und Druck mit Epoxidharz imprägniert. Im Anschluss daran werden die Stäbe bzw. Isolierungen in entsprechenden Pressformen ausgehärtet.

B) Die umbandelten Gitterstäbe werden in entsprechende Formen aus Stahl oder Schichtpressstoff gegeben und hierin unter Vakuum und Druck imprägniert. In den Formen wird dann ausgehärtet. Die Formen können so beschaffen sein, dass sie entweder die gesamten Gitterstäbe (einschliesslich Wickelköpfe) einbeziehen, oder nur die geraden Nutteile.

Die Viskosität der Imprägnierharze muss so niedrig sein, dass sie bei der Imprägnierungstemperatur bei kleineren Maschinen unter 300 mPa-s und bei Gitterstäben für hohe Be triebsspannungen unter 100 mPa s liegt. Um auf unter 100 mPa-s zu kommen, wendet man meist eine Imprägnierungstemperatur um ca. 70 C an.

Um die Lagerfähigkeit der Imprägnierharze zu erhöhen, ist es heute vielfach üblich, den für eine wirtschaftliche Aushärtungszeit der Imprägnierharze erforderlichen Katalysator (Beschleuniger) in das imprägnierbare Band zu geben. Ublich sind für derartige Zwecke z.B. Metallnaphthenate und -Octoate, z.B. Cobalt - oder Zinknaphthenat oder -Octoat.

Diese Naphthenate oder Octoate werden in Form einer Lösung vor dem Verarbeiten in die Bandrollen gebracht und die Lösungsmittel mittels Warmluftbehandlung wieder ausgetrieben. Nach diesem Verfahren werden Bänder auf Glimmerpapier- und auf Spaltglimmer-Basis behandelt. Sehr nachteilig bei diesen Bändern ist die relativ grosse Löslichkeit der o.a.

Metallverbindungen im Harz bei den üblichen Imprägnie rungstemperaturen.

Ausserdem ist es schwierig, und vor allem sehr aufwendig, diese Metallverbindungen gleichmässig verteilt in die Bandrollen zu bekommen. Weiterhin liegen bei den hiermit gehärteten imprägnierten Wickelbändern die tan 6-Werte bei 155 C erheblich über 100%o, so das derartige Isolationen nur für die Wärmeklasse B verwendbar sind.

Es ist seit längerem bekannt, für Glimmerpapierbänder als Klebeharze Umsetzungsprodukte aus Polyepoxidverbindungen mit sekundären Aminen zu verwenden. Diese Harze wirken katalytisch auf Imprägnierharze. Eine Nachbehandlung der Bänder mit Metallverbindungen erübrigt sich daher.

(DE-OS 16 13 273, 16 14058 sowie DE-AS 22 15 206). In den beiden Offenlegungsschriften werden Beispiele genannt, bei denen auf zwei Epoxidgruppenjeweils eine sekundäre Aminogruppe kommt. In DE-AS 22 15206 werden quantitativ mit sekundärem Amin umgesetzte Epoxidharze genannt.

Hierzu wird angegeben, dass sie bei 5060 C vom Tränkharz nicht herausgewaschen werden. Bei 70 C tritt aber schon ein Lösen auf. Derartige Bänder sind bis jetzt praktisch nur für Versuche eingesetzt worden. Zu laufenden Grosseinsätzen ist es bisher noch nicht gekommen. Die Gründe hierfür sollen im einzelnen nachfolgend behandelt werden.

Um bei Bändern auf Glimmerpapier-Basis mit Glasseiden-Geweben oder Vlies als Träger zu einer guten Verklebung und somit zu einer einwandfreien Verarbeitbarkeit zu kommen, sind erfahrungsgemäss 8-10 g Klebeharz pro m2 erforderlich. Legt man den meist verwendeten Bandaufbau von ca. 120 g/m2 Glimmerpapier ca. 26 g/m2 Glasseidengewebe ca. 9 g/m2 Kleber (lösungsmittelfrei, im Tränkharz löslich)

**WARNUNG** Ende CLMS Feld konnte Anfang DESC uberlappen**.